(57)【要約】      （修正有）【課題】非定常操作である通水停止中のユニットにおける水の入れ替え作業を行う必要性を排除し、原水量の変動に対応し得る水の生物処理装置の運転方法を提供する。【解決手段】底部に原水流入部、上部に処理水流出部を有し、内部に微生物保持担体を充填した上向流式流動床ユニットを複数個備える生物処理装置の運転方法であって、少なくとも1の該上向流式流動床ユニットへの通水停止を順送りに制御することを特徴とする生物処理装置の運転方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に原水流入部、上部に処理水流出部を有し、内部に微生物保持担体を充填した上向流式流動床ユニットを複数個備える生物処理装置の運転方法であって、少なくとも1の該上向流式流動床ユニットへの通水停止を順送りに制御することを特徴とする生物処理装置の運転方法。
【請求項２】
処理すべき原水量の増減に応じて、通水停止する上向流式流動床ユニットの数を制御する、請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
通水停止時間は、通水停止している上向流式流動床ユニット内の被処理水中の溶存酸素濃度が0.5mg/L以上を維持できる時間とする、請求項１又は２に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア、溶存有機物（DOC）、懸濁性物質（SS）等を含む原水の浄水処理や用水処理等、水処理全般に適用できる生物処理装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道や工業用水の水源は河川水、湖沼水、地下水など多岐にわたるが、水源水質は必ずしも良好ではない。水源上流域で農業や畜産業が盛んな地域、あるいは工場廃水が不十分な処理のまま放流される地域では、原水に窒素、有機物、りん、その他の化学物質が混入する場合がある。通常、浄水処理及び工業用水処理は懸濁性物質（SS）の除去を主な目的におくことから、凝集処理、沈殿処理、ろ過処理、及び消毒処理の組み合わせで構成される。これらの工程によってSSやりんは除去されるが、アンモニア（アンモニウムイオン）や溶存有機物（DOC）はほとんど除去されない。アンモニアの除去技術として不連続点塩素法があるが、原水に有機物が含まれる場合は発がん性リスクのあるトリハロメタンの前駆物質が生成されるおそれがある。また、通常よりも塩素を過剰に注入するプロセスであることから、塩素コストが高くなり、また原水水質に時間変動がある場合、塩素注入率の迅速な最適化が難しいなどの問題点がある。トリハロメタン前駆物質の生成懸念がないアンモニア除去法として生物処理法がある。これは、微生物（硝化細菌）がアンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化する微生物反応（硝化反応）を利用するものである。具体的には、活性炭、アンスラサイト、砂、セラミックス、あるいはプラスチック性のろ材（微生物担体）を処理装置に充填し、好気性環境を維持しながら原水を通水し、担体に微生物を生育させてアンモニア除去を行う。原水にアンンモニアと有機物が含まれる場合、硝化細菌と有機物分解細菌が共生し、アンモニアと有機物を同時に除去できる。
【０００３】
生物処理装置の反応形式には固定床式と流動床式がある。固定床式は、SSが少ない原水に適用され、生物処理とろ過が同時に行える利点がある。一方、SSが高い原水に適用した場合、ろ過層の通水抵抗がすぐに上昇するため、ろ過層の洗浄頻度が上がり、浄水効率が下がるデメリットがある。流動床式は、ろ材と原水の接触効率が高く、処理速度が大きいことから反応槽を小さくでき、建設費や使用スペースの縮減ができる。また、原水SSの多くは流動床で捕捉されず、素通りすることから、SSが高い原水に適用しても長時間の連続運転が可能である。一方、流動床で浄化効率を高性能に維持するには、装置内の通水速度（液上昇流速）を所定範囲に保ち、ろ材を常に流動状態に維持する必要がある。ところが、原水量は常に一定ではないため、原水量が少ない時には通水速度維持のために処理水を循環する操作を行う必要があり、そのためには循環ポンプ等の追加設備が必要であり、ポンプ動力の増加をもたらした。
【０００４】
水道原水の生物処理では、水道原水を直接濾過する方が、処理水を循環するよりも浄水効率を高く維持できる。下向流方式の生物処理において直接濾過すると、原水中の懸濁物質による濾過閉塞を引き起こし、安定な運転を継続することが困難であったため、上向流式生物接触濾過設備（株式会社神鋼環境ソリューション）が北九州市水道局本城浄水場に導入され稼働している（非特許文献１）。非特許文献１には、原水量が低下した場合に濾過層表面に濁質がたまりスカム層が形成され、濾過抵抗の上昇や洗浄時の下部からの排水が困難となったため、一定の流速範囲で運転を行い、浄水量に応じて運転する池数を変更する池数制御方式を採用した結果、順調な運転を継続していると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第4299396号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】”上向流式生物接触ろ過設備”「産業機械」社団法人日本産業機械工業会、2006年9月号No.672、http://www.jsim.or.jp/newsPDF/kankyo05.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の池数制御方式には以下のような問題がある。
浄水施設において、主要工程である生物処理装置やろ過装置は、施設全体の安定稼動のために4系列以上の上向流式流動床ユニットを配置するのが一般的である。これは1ユニットが故障や清掃等のために停止しても、所定の浄水量を安定して供給するための配慮である。つまり、原水量（Q）を処理するためには定格浄水能力0.25Qのユニットを4つ並べ、さらに各ユニットに25％程度の余力をもたせる。従い、1ユニットが稼働しなくても残りのユニットで0.94Qの原水を処理することが可能である。一方、流動床式装置では充填材の流動状態維持の観点から、ユニットあたりの通水量を所定範囲に保つ必要がある。流動床の設計では、一般的に、1系列あたり0.25Q〜0.31Q（=0.25Q×1.25）の中間値である0.28Q前後の通水で最適な速度となるように流動床の横断面積を決定する。なお、通水速度には元々±30％程度の許容範囲（上限〜下限）があるので、これらを踏まえると1ユニットで処理できる原水量は0.20Q〜0.36Qである。このような条件で、原水量が変化する場合の上向式流動床法の池数制御方式の運転方法を表１に示す。
【０００８】
【表１】
2013198834.tif 000002
このように、各ユニットは処理水量に応じて「通水」と「通水停止」を繰り返す。生物処理装置は、微生物を利用して浄水する装置であるから、通水停止中のユニットでは、内部の微生物が死滅するおそれがあるため、水の入れ替えという非定常操作を行い、生物処理機能を維持する必要がある。一方、維持管理業務においては、ユニットの稼働状態（処理水量、稼働時間、休止時間等の履歴）はユニット間で一定であることが望ましい。何故なら、ユニット毎の稼働履歴がばらばらであると、点検、清掃、調整、補修等の定期的な維持管理作業の実行管理が複雑化し、維持管理をミスなく合理的に行うことが難しくなるためである。複雑な管理を要求される設備では、点検漏れや、最悪の場合は機器故障を引き起こす等、維持管理業務でミスを犯すリスクが高まる。
【０００９】
したがって、本発明は、非定常操作である通水停止中のユニットにおける水の入れ替え作業を行う必要性を排除し、原水量の変動に対応し得る水の生物処理装置の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の池数制御方式では、処理水量が少ない時はあるユニットの通水を停止し、残りのユニットで処理を行い、該停止ユニットはその生物処理機能維持のために非定常な維持管理作業である“水替え”を行う必要があった。維持管理担当者は、全ユニットの運転履歴を同一にするために、いつどのユニットを何時間休止し、何回水替えを行ったか等の運転履歴を記録し、各ユニットが同じ運転履歴になるように維持管理を行わなければならなかった。本発明では、ユニットの運転シーケンス（タイムテーブル）を統一し、さらに休止ユニットを順次入れ替える運転シーケンスを採ることにより、面倒な維持管理作業の計画管理を不要とすることができる。
【００１１】
本発明によれば、底部に原水流入部、上部に処理水流出部を有し、内部に微生物保持担体を充填した上向流式流動床ユニットを複数個備える生物処理装置の運転方法であって、少なくとも1の該上向流式流動床ユニットへの通水停止を順送りに制御することを特徴とする生物処理装置の運転方法が提供される。
【００１２】
本発明の運転方法において、処理すべき原水量の増減に応じて、通水停止する上向流式流動床ユニットの数を制御することが好ましい。
通水停止時間は、通水停止している上向流式流動床ユニット内の被処理水中の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上、好ましくは0.5mg/L以上を維持できる時間とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明では、上向流式流動床ユニットの稼働数や休止時間の設定を、過去の運転情報や未来の推定値に基づいて自動的に設定するプログラムを加えることで、人の介在なしでより確実な維持管理を行うことができる。具体的には、一人あたりの水使用量を気象、気温のような季節要因、時刻をパラメータとして過去の経験値をふまえて推定し、それに当該エリアの人口を乗じて、エリア全体の水需要量を推定する。それに基づいて、浄水場の処理水量を自動的に設定することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、生物機能維持のための非定常な水替え操作は不要となる。
また、各上向流式流動床ユニットは共通のタイムテーブルに基づいて稼働状態を管理されることから、ユニットの運転履歴は自ずから一致するので、維持管理作業の緻密な計画管理も不要となり、水処理施設の高度な管理を無人で行う際にも有効に使われる。
【００１５】
また、休止時間に上限値を設けることで、長時間休止に伴う生物処理機能の劣化を未然に防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１（ａ）】図１（ａ）は、実施例において用いた４ユニット構成の生物処理装置の概略平面図である。
【図１（ｂ）】図１（ｂ）は、実施例において用いた４ユニット構成の生物処理装置の概略断面図である。
【図２】生物処理装置における浄水フローを示すフロー図である。
【実施形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に示す生物処理装置を含む図２に示すフローを有する浄水施設において、表２に示す条件にて水の生物処理を行った。図１には、生物処理槽を４槽直列に並べた４ユニット構成の生物処理装置を示す。原水は、沈砂池からポンプによって着水井を経て生物処理装置の流入渠に流入する。原水は、流入渠から原水管を経由して、それぞれの生物処理ユニットの生物処理槽の下部から上向きに流入する。原水管の途中には自動バルブが設置され、通水する生物処理ユニットは開、停止ユニットは閉となる。通水と停止の切り替えは、原水管の自動バルブの開閉で行う。通水された生物処理ユニットでは、充填されていた微生物保持担体が上向き水流で流動化し、流動床を形成しながら生物処理を行う。処理された生物処理水は、各生物処理槽の上部から越流し、流出渠を経て混和池に送られる。各生物処理ユニットの溶存酸素濃度をモニタするため、各生物処理槽内の流動床上部の位置に溶存酸素計を設置し、通水停止している上向流式流動床ユニット内の被処理水中の溶存酸素濃度が0.5mg/L未満となった場合には設定時間未満であっても通水を再開する。生物処理ユニットの運転方法を表３に示す。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明により原水流量変動に対応可能な流動床式生物処理装置の安定運転が可能となり、その維持管理業務を容易かつ確実に行うことが可能になる。
【図２】
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【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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